【正文】 蠕變性能[1]，同時(shí)保持了原 9Cr1Mo (鉻,質(zhì)硬且脆,抗腐蝕,只以化合狀態(tài)存在。在鑄鐵中加入鉬，能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能)鋼的優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能[2]與奧氏體鋼相比，它具有比奧氏體不銹鋼更低的熱膨脹系數(shù)和較高的導(dǎo)熱系數(shù)。起初用在老電站過熱器維修更換鋼管，后來逐步在新建電廠中試用，到80年代末90年代初開始得到廣泛采用。到目前為止，電廠中最早試用的T91鋼管已運(yùn)行20多年，可以說是一種較成熟可靠的鋼種[23]。我國200MW和300MW的老機(jī)組鍋爐大部分使用的是T212Cr1MoV和鋼102等鋼材，由于超高溫而造成的爆管現(xiàn)象較普遍，一些電廠在鍋爐改造中換成TP347H和TP304H不銹鋼管，不僅成本高(TP347H的價(jià)格是T91鋼管的2倍)，而且這類未穩(wěn)定化的奧氏體鋼容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而發(fā)生爆管。由于T91鋼有優(yōu)良的特性，但是T91鋼管生產(chǎn)難度較高，一些技術(shù)難點(diǎn)并未很好解決，因此國內(nèi)還沒有形成大批量的生產(chǎn)能力，如大冶特殊鋼股份無縫管廠進(jìn)行了多次的試制生產(chǎn)。雖然寶山鋼鐵股份公司鋼管分公司于1999年初開始研制T91高壓鍋爐管，并先后經(jīng)歷了鋼種試制、產(chǎn)品試軋、性能評定、批量生產(chǎn)等階段，現(xiàn)已形成了批量生產(chǎn)和供貨能力[8]，一定程度上緩解了國內(nèi)的需求，但大量的T91高壓鍋爐管仍需依賴進(jìn)口。 全浮動芯棒連軋管機(jī)的工藝特點(diǎn)全浮動芯棒連軋管機(jī)由于在軋制時(shí)不控制芯棒速度，因此在整個(gè)軋制過程中，芯棒速度多次變化。在此階段，前面機(jī)架的軋制速度比芯棒速度慢（稱為滯后機(jī)架），后面機(jī)架的軋制速度比芯棒速度快（稱為導(dǎo)前機(jī)架），如果中間某個(gè)機(jī)架的軋制速度恰好與芯棒運(yùn)動速度相同則稱為同步機(jī)架。如金屬從第一機(jī)架中軋出，則芯棒速度變化為2~8機(jī)架間的某個(gè)速度；當(dāng)金屬由第二機(jī)架軋出，則芯棒速度又變?yōu)榈谌恋诎藱C(jī)架間的某個(gè)速度，如此類推，直至金屬從第八架軋出為止。全浮動芯棒連軋管機(jī)由于軋制過程中芯棒速度改變而使金屬流動條件發(fā)生變化，因金屬流動的不規(guī)律性而引起鋼管縱向的壁厚和直徑變化，使成品管的尺寸精度始終不如限動芯棒軋機(jī)。故目前全浮式芯棒連軋管機(jī)均用于小型機(jī)組。綜合來看，為適應(yīng)不斷提高的市場要求，無縫鋼管生產(chǎn)新技術(shù)的開發(fā)主要針對如下兩個(gè)主要目標(biāo)而做了大量的工作，即：(1)以節(jié)能為目標(biāo)而進(jìn)行的工藝改進(jìn)。、三輥可調(diào)式定徑機(jī)、開發(fā)先進(jìn)的質(zhì)量自動控制技術(shù)和先進(jìn)的檢測儀表等。 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法思路 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件論證，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，軋制表編制，設(shè)備的強(qiáng)度和電機(jī)能力校核及產(chǎn)品熱軋小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算等。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要是確定生產(chǎn)工藝流程、工藝制度（包括變形溫度和變形制度）以及相關(guān)的變形工具的選擇，同時(shí)確定軋機(jī)調(diào)整參數(shù)。設(shè)備的強(qiáng)度及電機(jī)能力校核，主要是對119主孔的校核和電機(jī)能力校核。3 機(jī)組設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù) 環(huán)形加熱爐管坯規(guī)格：Φ178mm 8604500mm長管坯基準(zhǔn)值：Φ178mm3900mm(長) 735公斤/根送料溫度：20℃管坯出口溫度：1280℃(對基準(zhǔn)管坯)溫差：177。 無級調(diào)整工作輥直徑： f10001150mm軋輥輥面寬度：670mm減速比：i=1:傳動轉(zhuǎn)速：30120208rpm額定傳動轉(zhuǎn)速：120rpm狄舍爾導(dǎo)盤直徑： f18471697mm導(dǎo)盤轉(zhuǎn)距：1360kgm馬達(dá)轉(zhuǎn)速：055rpm導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速：最大25rpm 六機(jī)架空心坯減徑機(jī)機(jī)架數(shù)：6架(三輥式)機(jī)架間距：460mm最大第一孔直徑：196mm最小出口管直徑：理想軋輥直徑：Φ500mm最大軋制力：35000kg最大軋制力矩：6000kg荒管規(guī)格：Φ119~162mm ~25mm 長10800~33000mm送料溫度：430~845℃出料溫度：980℃溫差：177。切割后鋼管長度誤差：177。斷面應(yīng)與管坯軸線垂直，偏差值≤5mm。(2)管坯表面不允許有金屬或其他夾雜物的污損，如果其沉積在管坯表面可以修磨掉，這種沉積物可允許在二分之一直徑范圍內(nèi)存在。用60t平板車（或其他工具）從管坯生產(chǎn)廠至管坯堆放場，按鋼號、爐號、規(guī)格分別堆放在坯料架上。定尺擋板的行程由馬達(dá)按切割數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)，按米重控制長度，~。按不同的鋼種鋼級，將管坯加熱至1150℃~1280℃。管坯沿斜臺和輥道運(yùn)至管坯熱定心前定位，繼而完成自動定心。穿孔后毛管直徑f184mm，~11m，~。這時(shí)毛管由輥道向連軋機(jī)方向輸出，一個(gè)用液壓缸操縱的拋出裝置將帶頂頭的頂桿從輥道上拔出，頂桿從輥道上拔出，頂桿經(jīng)斜坡滾入冷卻裝置進(jìn)行循環(huán)冷卻。只需定徑的毛管，經(jīng)過2或3個(gè)機(jī)架軋出f179mm的空心坯；要進(jìn)行減徑的管，經(jīng)過6機(jī)架軋出f179mm空心坯，~50mm，~。軋制時(shí)芯棒頭部先于空心坯頭部規(guī)定長度一起喂入工作機(jī)架。停下來后斯惠頓杠桿把它從料輥道上拔出，回轉(zhuǎn)后放到調(diào)節(jié)輥道上定位，第二個(gè)斯惠頓杠桿重復(fù)此動作，放到芯棒脫棒機(jī)上脫棒，芯棒進(jìn)入根一組的循環(huán)裝置，脫棒后荒管放入鋸切位置，已鋸切荒管同步放到螺旋運(yùn)輸機(jī)上。螺旋運(yùn)輸機(jī)在二個(gè)周期內(nèi)把荒管送入螺旋運(yùn)輸裝置的存放，設(shè)置三路送料輥道，再把存放槽內(nèi)的荒管送入第一路軌道同時(shí)，三路輥道上的荒管繼續(xù)前移一個(gè)槽距，第三路上的荒管便進(jìn)入步進(jìn)式加熱爐中第一齒槽上，其目的是使荒管進(jìn)料速度保持底速度，以避免爐膛的內(nèi)壁的故障和損壞。采用混合煤氣加熱的部進(jìn)式再加熱爐生產(chǎn)能力160t/h，有把不同進(jìn)料溫度（430 ℃~850℃）的荒管加熱到約 980 ℃的溫度，而長度方向溫度允許為 10 ℃。張減管經(jīng)輸送輥道送至部進(jìn)式冷床。寬長的部進(jìn)式冷床通過離合器分為二段傳動，冷床使光管旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，起矯直作用，從冷床下來的光管，由平行布置的二組送輥道成排送往各自冷鋸機(jī)組進(jìn)行定位，成排鋸掉增厚端，按各種倍尺鋸切，最后鋸去尾部增厚端，鋸切后倍尺光管經(jīng)由輸送輥道卸到中間庫臺料筐上，自動過磅稱重，待標(biāo)簽掛上后。 精整車間生產(chǎn)工藝對于合金鋼高壓鍋爐管，用布置在中間庫一端的熱處理爐進(jìn)行正火、回火處理。高壓鍋爐管及高質(zhì)量鋼管的精整工序除按一般管要求精整外，還需進(jìn)行超聲波探傷和人工復(fù)檢，合格的鋼管經(jīng)標(biāo)印、收集、打捆、稱重后入庫。 工藝制度 溫度制度表51 各工序溫度參數(shù)表入 環(huán) 形 爐 溫 度室 溫 20℃出 環(huán) 形 爐 溫 度1200℃~1280℃穿 孔 溫 度鋼 種毛 管 溫 度T911180℃~1210℃連 軋 溫 度1100℃入再加熱爐溫度450℃~800℃出再加熱爐溫度930℃~960℃張 減 后 溫 度850℃下冷床溫度100℃~300℃ 孔型系列及變形制度表52 各孔型系統(tǒng)變形參數(shù)表名 稱參數(shù)名稱單 位孔 型管坯直徑mmf120177。 管坯表面質(zhì)量1)管坯表面不允許有縮孔、裂紋、夾雜物及其它缺陷。 對管坯質(zhì)量一貫制冶煉要求1)從高爐→連鋼鐵水首先進(jìn)行脫硫；2)按API標(biāo)準(zhǔn)或DIN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格控制化學(xué)成分；3)對鋼水進(jìn)行吹氬處理；4)對含Mn≥%、Cr≥%、Mn≥%易產(chǎn)生白點(diǎn)鋼水，需采用脫氫處理，使H含量小于2ppm。 管坯加熱1)工藝目的環(huán)形爐借助于爐底的旋轉(zhuǎn)，使放置在爐底上的坯料由低溫段移動到高溫段，管坯在穿孔前加熱而獲得軋制工藝要求的溫度，提高塑性，降低金屬的變形抗力。3)加熱制度溫度制度是根據(jù)鋼種、鋼的加熱特性，坯料規(guī)格等制定的，對各種不同要求的管坯加熱，須按以下加熱制度進(jìn)行。中低碳鋼和低合金鋼=9~12min/cm；高碳鋼=12~18min/cm。2)管坯加熱溫度按加熱規(guī)程執(zhí)行，保證不同鋼種合適的穿孔溫度，并滿足后部連軋工序的需要。 管坯定心要求穿孔機(jī)頂頭Φ78~150mm，以直徑差4mm為一級，共19種規(guī)格。表54 液壓定心孔尺寸管坯直徑頂 頭定 心 孔Φ178/mm/mm孔徑/mm孔深/mm78~8620453090~118254935122~150305340定心孔直徑與孔深間的關(guān)系：定心頭圓弧段：定心孔斜線段： 穿孔速度制度穿孔機(jī)軋輥和導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速配合關(guān)系見表5表56。穿孔后空心坯直徑184mm，~。應(yīng)貫徹?fù)寽剀堉?。毛管穿出溫度見?8。3)毛管外表面氧化鐵皮由高壓水清除。2mm。表57 穿孔毛管終軋溫度鋼 種毛管溫度/℃T911180~1210穿孔毛管壁厚應(yīng)均勻，不允許有明顯穿偏或撕破，毛管表面應(yīng)光滑平直，不允許有螺旋，劃傷，外折，發(fā)紋、壓痕等缺陷存在。表58 毛管的尺寸公差范圍一般精度較高精度外徑壁厚Φ10%Φ6%長度Φ4%Φ2% 空心坯減徑 空減機(jī)配置空心坯減徑機(jī)共6架，在不同外徑的空減坯使用的機(jī)架配置見表59所列。同樣地，最后一架減徑量≤1%。 轉(zhuǎn)速擺動軋制時(shí)的轉(zhuǎn)速擺動是控制機(jī)架建張、推力的主要手段，擺動曲線如圖55。表510 連軋機(jī)各架最大轉(zhuǎn)速擺動值機(jī)架號123456擺動值15轉(zhuǎn)速擺動在正確的范圍內(nèi)時(shí)，荒管有合適的周長，表面有四條均勻的黑線。應(yīng)根據(jù)軋出荒管質(zhì)量及脫棒情況進(jìn)行調(diào)整。芯棒的直徑補(bǔ)償應(yīng)與轉(zhuǎn)速擺動值配合運(yùn)用。 竹節(jié)控制連軋管兩端出現(xiàn)外徑、壁厚和面積增大的現(xiàn)象稱為竹節(jié)。竹節(jié)問題是全浮連軋機(jī)組的固有問題，可采用在非穩(wěn)定軋制階段改變一些機(jī)架的軋輥轉(zhuǎn)速來減輕。 再加熱 爐子生產(chǎn)性能：加熱鋼種：碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼加熱鋼管規(guī)格：Φ109~Φ119~117720~26500入爐溫度：450~800℃最高爐膛溫度：1050℃最大裝爐量：39根最大產(chǎn)量：72t/h 溫度制度對于不同的品種、不同鋼種、不同溫度、不同規(guī)格的荒管，步進(jìn)式再加熱爐必須采用不同的加熱制度；必須采用合適的加熱曲線進(jìn)行加熱。圖56給出了鋼管加熱曲線的一個(gè)參考圖：圖56 鋼管加熱曲線 張力減徑在加熱爐出來的荒管經(jīng)高壓水除鱗后方可進(jìn)入張力減徑機(jī)中進(jìn)行軋制。 終軋溫度對不同品種、鋼種、規(guī)格的鋼管、張力減徑后的終軋溫度也不同；必須保證要求的終軋溫度，以獲得較理想的綜合機(jī)械性能。表57 T91高壓鍋爐管的終軋溫度品種鋼種終軋溫度高壓鍋爐管T91850~870℃ 張力調(diào)節(jié)1)穩(wěn)態(tài)張力系數(shù)調(diào)節(jié)在張力減徑機(jī)上，借助于張力擺動可以對成品管的壁厚進(jìn)行微調(diào)。兩個(gè)附加電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)關(guān)系如下： 式中：—主傳動轉(zhuǎn)速，； 、—附加傳動轉(zhuǎn)速，；；。通過調(diào)節(jié)主電機(jī)與附加電機(jī)的轉(zhuǎn)速比可以調(diào)節(jié)張力，從而得到合適的成品壁厚。采用CEC的條件為：總減徑率大于30%。~；(4)冷床上鋼管的運(yùn)輸速度原則上應(yīng)與熱軋生產(chǎn)相平衡。總減徑量按下式確定： 式中：——張減機(jī)總對數(shù)減徑量； ——張減機(jī)入口管徑（連軋管外徑），mm； ——張減機(jī)出口管徑（成品管熱態(tài)尺寸），mm。于是，式（41）的總減徑量由三部分組成，即 式中： 所有建張機(jī)架對數(shù)減徑量之和； 所有精軋機(jī)架對數(shù)減徑量之和； 所有工作機(jī)架對數(shù)減徑量之和。 式中：工作機(jī)架數(shù)，對基本孔型系。（）為了保證成品管的外徑精度和真圓度，必須滿足以下條件：，（熱態(tài)）為：，經(jīng)冷卻后，mm，產(chǎn)品大綱中恰有此規(guī)格。 張減孔型的選擇原則：考慮成品管壁厚精度（為了防止厚壁管內(nèi)六方超差，應(yīng)采用橢孔）；考慮軋輥壽命（為了減少軋輥磨損，對薄壁管張減應(yīng)采用橢孔）。工作機(jī)架(2)張減機(jī)架 張減機(jī)工作機(jī)架如、出口管徑示意圖仍取。則精軋機(jī)架對數(shù)減徑率 入工作機(jī)架鋼管外徑 出工作機(jī)架鋼管外徑 出張減機(jī)的尺寸 ，=5架精軋機(jī)架，減徑量分配系數(shù)C1=,C2=,C3=,C4=,C5=0,由，得r1==r2==r3==r4==r5=0(3)取荒管壁厚6mm，滿足0。芯棒補(bǔ)償：實(shí)際外徑：(5)確定空減坯尺寸DMSM連軋管最大延伸系數(shù)芯棒與空心坯的穿棒間隙SK=內(nèi)徑其中Sk=~所以空減坯的尺寸為DMSM=179(6)確定空心坯尺寸DHSH，選取DH=184，DM=179，=3%，可取SH=SM==0故DHSH=184(7)管坯直徑DB從軋制穩(wěn)定性出發(fā)，要求擴(kuò)徑量10%，取DB=178mm。受管坯長度限制：受空心坯長度限制：受空減坯長度限制：受連軋管長度限制：受張減后鋼管長度限制： 從GB1max~GB2max中取出下限作為GB,由此可得GB=(9)軋件長度計(jì)算EWA=%實(shí)際長度：有效長度：(10) 穿孔頂頭直徑及頂桿直徑頂頭直徑內(nèi)擴(kuò)徑量Dt=1842=，取145mm。頂桿直徑Dgan按配置表取118mm。外變形工具有穿孔輥和導(dǎo)向工具，即導(dǎo)板或?qū)ПP，內(nèi)變形工具為穿孔頂頭。(2)各段錐角圖71 軋輥外形尺寸示意圖對大送進(jìn)角()的穿孔，為使穿孔過程穩(wěn)定，應(yīng)采用較小的入口輥面錐角()，若取，則入口最大變形區(qū)長度為：取進(jìn)一步改善要入條件，用雙錐代替。出口錐現(xiàn)場?？蛇xCK45(相當(dāng)于中國的45鋼)、45Mn ~ 50Mn等鑄鋼或鍛鋼。輥套內(nèi)部不允許有白點(diǎn)、裂紋；軋輥工作面不允